TBR ENERGY FOUNDATION 能源基金会 深圳市建筑科学研究院股份有限公司 Shenzhen Institute of Building Research Co Ltd. 基于柔性用电的建筑绿电消费 认证机制与虚拟电厂模式研究 Researchongreenpower consumption certificationmechanismandvirtualpowerplant basedonenergyflexiblebuildings 深圳市建筑科学研究院股份有限公司 2022年10月 ShenzhenInstituteofBuildingResearchco. Ltd October 2022
关于作者 李叶茂陆元元郝斌康靖邓志辉 陈泉彭琛李雨桐李钟东 Li YemaoLu Yuanyuan Hao Bin Kang Jing Deng Zhihui Chen Quan Peng Chen Li Yutong Li Zhongdong 致谢 本项目由深圳市建筑科学研究院股份有限公司承担，由能源基金会提供资金支持.
本项目是能源基金会低碳城市项目组下的课题，课题编号：G-2019-33440.
在本项目研究过程中，研究团队得到了深圳供电局有限公司、中国建筑节能协会 等合作机构的大力支持，得到了来自建筑和电力两个行业的专家学者的鼓励和帮 助，在此向他们表示诚挚感谢.
关于项目单位/关于能源基金会 深圳市建筑科学研究院股份有限公司（简称“建科院”）是国家级高新技术企业、 全国博士后科研工作站、全国绿色建筑先锋单位、国家绿色建筑华南基地、全国 科普教育基地，以中国绿色城市价值创造者为使命，2000年以来专注于持续探 索中国特色新型城镇化之路.
建科院的愿景是平视城市，共享生命精彩.
能源基金会是在美国加利福尼亚州注册的专业性非营利公益慈善组织，于1999 年开始在中国开展工作，致力于中国可持续能源发展.
能源基金会的愿景是通过 推进可持续能源促进中国和世界的繁荣发展和气候安全.
前言 在碳中和、碳达峰的背景下，建筑领域和电力领域都面临着转型的压力.
在 建筑领域，城市的高容积率、高负荷密度特征决定了城市建筑周边的可再生能源 非常有限.
叠加城市经济快速发展导致的用能需求增长势头，大多数城市建筑无 法依靠自身节能和屋顶光伏实现碳平衡，在深度脱碳的路径上陷入困局.
在电力 领域，随着用电负荷峰值连年增长和峰谷差不断拉大，叠加风光电等波动性能源 并网规模的不断增加，电网调峰压力越来越大，迫切需要引入大量灵活可调资源.
从节能到柔性的思维转变是破局的关键.
从建筑角度，如果只局限在建筑红 线内对建筑能源系统做优化，很难实现碳中和目标：而上升到城市整体层面，电 网可以为建筑提供更丰富零碳电力资源和更可靠的电力供应保障，而且整体方案 的社会总成本更低.
从电网角度，未来高比例风电的渗透会到来灵活性资源的紧 缺，建筑中的空调、热水、充电桩等可调节负荷是未来可挖掘的用户侧灵活性资 源.
柔性用电可以促进建筑和电网的携手低碳发展.
本项目围绕着通过柔性用电促进建筑和电网携手低碳发展的主题，结合虚拟 电厂的发展现状，对基于柔性用电的虚拟电厂模式和绿电消费认证机制开展研究， 分析了虚拟电厂在实现建筑与电网互动中的作用，比较了建筑柔性负荷的优劣势， 指出了建筑虚拟电厂脱“虚”向“实”的发展方向，开展了建筑负荷调节能力的 测试分析，提出了绿电消费认证机制的建议.
本项目于2021年11月在能源基金会立项，执行期1年，于2022年10月结 题.
项目研究工作得到了深圳供电局有限公司、中国建筑节能协会等合作机构的 支持，得到了来自建筑和电力两个行业的专家学者的鼓励和帮助.
项目研究成果 支撑了直流联盟年度报告《携手零碳一一建筑节能与新型电力系统》的出版、《深 圳市零碳建筑评价标准》的立项、南方电网科技项目《面向大规模可再生能源消 纳的城市建筑与电网互动关键技术研究与应用》和《电网友好型零碳建筑关键技 术研究和集成应用》的开展.
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执行摘要 ■建筑和电网如何携手低碳发展？
、建筑需要在节能的基础上进一步减碳.
建筑领域正在从能耗“双控”向 碳排放总量和强度“双控”转变，低碳发展成为新的发展方向.
电力是 建筑能源消耗的主要形式，其在建筑终端用能中的占比已经接近50%.
为了实现建筑运行的低碳化，需要提高绿电消费比例，降低建筑电力碳 排放.
然而，城市高容积率、高负荷密度特征决定了城市建筑周边的可 再生能源非常有限，再叠加城市经济快速发展导致的用能需求增长势头， 大多数城市建筑无法依靠自身节能和屋顶光伏实现碳平衡.
在节能基础 上，建筑如何进一步减碳是城市低碳发展面临的问题.
-风光并网趋势下电网调峰需求日益增长.
当前，电网面临100小时的负 荷尖峰问题.
2021年夏季，全国多地经历了持续高温天气，空调使用需 求激增，叠加疫情后工业生产复苏，多地用电负荷也创下了历史新高， 很多地区都出现了电力供需偏紧的现象，不得不通过有序用电来保障电 力供给平衡，甚至拉闸限电的极端措施也时有发生，对工业生产、居民 生活都带来了困扰.
未来，电网调峰需求进一步增长.
随着风光电并网 规模的增加，电力紧张和电力盈余往往会以天为周期甚至更短时间为周 期反复出现.
电力系统的调峰需求不再局限于100小时的负荷尖峰，而 可能随机广泛分布在全年8760小时.
电力系统需要大量调峰和储能设 施，能够在风光出力偏小的时候填补电力缺口，在风光出力偏大的时候 储存过剩电力.
电网调峰需求的增长为灵活性资源的发展创造了机会.
-柔性用电成为建筑和电网携手低碳的契合点.
从建筑角度看，如果局限 在红线内对建筑能源系统做优化，有限的资源和高昂的储能成本使得碳 中和目标难以实现.
利用电网连接丰富零碳电力资源、获取更可靠的电 力供应保障，建筑领域能够以更低成本的方式减碳.
从电网角度看，建 筑中的空调、热水、充电桩等可调节负荷是潜力巨大的灵活性资源.
挖 掘建筑中的灵活性资源有助于解决日益增长的调峰需求，促进风光等波 动性可再生电源的发展.
建筑基于柔性用电为电网提供大量低成本的调 2
节资源，以帮助电网解决调峰问题：相应地，电网给建筑提供更高比例 的绿色电力，以帮助建筑实现电气化和低碳化.
以柔性用电为契合点， 建筑领域和电力领域可以携手低碳发展.
建筑节能的思维转变：能效和灵活性的双提升.
基于柔性用电的建筑和 电网携手低碳的模式改变了建筑节能的传统思维.
以前，建筑节能关注 总电量的减少，不同时间节电没有区别：未来，电力市场和绿电交易市 场将帮助人们发现不同时间用电的经济成本差异和绿电占比差异，即使 同样节省一度电，但是因为发生时间不同而产生不同的经济效益和减碳 效益.
在峰谷电价差4倍以上的地区，节约高峰时期一度电的效益比节 约低谷时期四度电的效益还多.
能源效率将不再是唯一的节能指标，可 调节能力也将得到重视.
思用 用能结构优化的的切要求 负荷增长苔来的扩容压力 建筑电气化率的增长超势 供电累营来的调峰压力 城市建筑 电力消能排故的脱瑞困局 市政电网 风光波动营来的平新国难 T 建筑负荷调节能动 强成本任 新型电力系统需费 灵活性资源 连接建筑和可再生电源 硅筑电力交互（12） 节能高效 用能转型 柔性可靠 低行为 BVB 负荷聚集 %白 图1基于柔性用电的建筑与电网携手低碳模式 虚拟电厂实现建筑与电网的柔性互动 建筑负荷应该先聚集，再与电网进行交互.
首先，由于管理需要，电力 系统发布的调节产品类型，无论是需求响应、可中断负荷、一次调频、 二次调频、还是调峰等，都有最低容量要求和调节性能要求.
建筑可调 节负荷的体量小且不确定性大，需要通过负荷聚集满足准入条件.
其次， 建筑用户在电力交易方面的专业能力不足，需要中介为其提供能力评估、 接入方案、改造建议、调控策略等专业性的咨询服务和技术支持.
中介 与电力用户之间可以签署简单的零售合同，使建筑用户不用直接面对各 3
